(57)【要約】      （修正有）【課題】過変調の場合には、連続してスイッチオン状態となり電流クランプ（ＣＣ）特性を悪化させ、過電流（ＯＣ）保護に至る。インバータは異常停止すると同時にＩＧＢＴユニットの寿命が短くなる。【解決手段】インバータにおける相電流をクランプする不連続保護方法は電流クランピングフラグと電流閾値を最初に設定する。相電流は電流クランプフラグに基づくと同時に相電流が電流閾値を越えるかどうかに基づいた基準によって交互に切断される。基準によって判断されるある一定条件のもとでの不連続な方法で電流を解析することによって、インバータの過電流保護と運転停止とが阻止可能である。本方法はさらにキャリアー周波数変調フラグを設定する。キャリアー周波数は相電流が切断されるべき場合には8KHzまで増やされることによってクランピング電流の保護がスピードアップされる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a) 電流クランピングフラグの論理ゼロとしての設定および電流閾値の事前設定、
(d) インバータの三相電流読み取り
(c) 電流クランピングフラグが論理ゼロであると同時に三相電流のうちの任意の一相が前記電流閾値を越える場合に前記電流クランピングフラグが論理１であるように設定される一相切断ステップの実行、
(d) 前記電流クランピングフラグが論理１あるいは前記三相電流が前記電流閾値を越えない場合の相電流の連続供給と前記電流クランピングフラグの論理ゼロへの設定
(e) 相電流を交互に切断して前記インバータの過電流保護を阻止するためのステップ(b)への戻りが含まれるインバータの三相電流による電流クランピング保護が実行される不連続保護方法インバータ。
【請求項２】
さらにステップ(b)後に、前記インバータの出力周波数が周波数閾値よりも高いかどうかを判断して前記インバータの前記出力周波数が前記周波数閾値より高い場合にステップ(c)を実行するステップが含まれる請求項１の方法。
【請求項３】
前記周波数閾値が10Hzである場合の請求項２の方法。
【請求項４】
さらにステップ(c)後にキャリアー周波数を変更するため使用される任意のキャリアー周波数変調フラグが有効にされるステップ(c1)が含まれる請求項１の方法。
【請求項５】
さらにステップ(c)後にドライバー過負荷時間と電気熱中継時間の短縮によって過負荷保護がスピードアップされるステップ(c2)が含まれる請求項１の方法。
【請求項６】
さらにステップ(c)後に過電流ストール防止時間が設定されるステップ（c3）が含まれる請求項１の方法。
【請求項７】
さらにステップ(e)前に電流クランピングカウントに１を加えると同時に前記電流クランピングカウントがカウント限界を越えるかどうかが判断されるステップが含まれる請求項４の方法。
【請求項８】
さらに前記電流クランピングカウントが前記カウント限界を越える場合のキャリアー周波数変調フラグの無効化が含まれる請求項７の方法。
【請求項９】
前記キャリアー周波数変調フラグを有効にすることにより前記キャリアー周波数が8KHzに変更されることになる請求項４の方法。
【請求項１０】
前記カウント限界が２０回である場合の請求項７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインバータ保護方法、特に任意のインバータにおけるクランピング相電流の不連続保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータは壁差し込み口電源（50〜60Hz）の望ましい周波数と電圧のＡＣ電源への変換に使用されるとともに、モーター制御用途に広く使用される。図１にはインバータを使用した従来のモーター制御装置が示される。モーター制御装置はモーター20の駆動用ＡＣ電源30に受け入れられると同時に、ＡＣ対ＤＣ変換器12、ＰＷＭ生成器14、ゲートドライバー16、ならびにインバータ18が含まれる。モーター制御装置にはさらにモーター制御装置の他のすべての部品を制御するＣＰＵ40が含まれる。ＡＣ対ＤＣ変換器12は低圧ＤＣ電力をＰＷＭ生成器14に発生させると同時に、高圧ＤＣ電力をインバータ18に発生させる。ＰＷＭ生成器14はＣＰＵ40によって制御されて様々な周波数と効率比のＰＷＭ信号を発生させる。ゲートドライバー16はインバータ18を駆動させるＰＷＭ信号を受け取る。従って、モーター20は変動周波数で駆動可能である。
【０００３】
図２ではインバータ18内に６ブリッジＩＦＢＴスイッチが示される。この６ブリッジＩＦＢＴスイッチには３本の上部アームと３本の下部アームのＩＧＢＴスイッチ50と対応するダイオード（ラベルなし）がそれぞれ含まれる。ＩＧＢＴスイッチ50のゲートは高圧ＤＣ電力をモーター20に供給するゲートドライバー16の制御によって選択してスイッチが入れられる。さらに低部側面シャントレジスタ52は三相電流を感知する各下部アームＩＧＢＴスイッチ50用に設けられてモーター制御装置のフィードバックを可能にする。
【０００４】
図３ではＰＷＭ生成器14によって生成されるＰＷＭ信号方法が示され、ＰＷＭ生成器14は三角形キャリアー信号を正弦曲線信号と比較する。ＰＷＭ信号のパルスは三角形キャリアー信号が正弦曲線信号より大きい場合はプラスすなわちスイッチオン状態にある。電流検知用のローサイドのシャントレジスタの使用には低コストや小型サイズのメリットがある。しかしながら、過変調の場合には、つまり正弦曲線信号の最大値がキャリアー信号の最大値よりも大きく、ＩＧＢＴスイッチ50を通って流れる一相電流（Ｕ相電流といった）は連続してスイッチオン状態にある。この状況において、負荷電流（モーター電流）はＵ相電流向けのローサイドシャントレジスタ52を流れて通過することはない。図４ではＩＧＢＴスイッチ50における電流が示され、ここでは２本の頂部曲線が２つのＩＧＢＴスイッチ50（上部および下部アーム）におけるＵ相電流に対応していて、第３の曲線はＵ相電流向けのローサイドシャントレジスタ52を通過して流れる電流に対応すると同時に、一番下の曲線はＵ相出力電流である。この図から分かるように、２本の頂部曲線によって示される波形を伴うＩＧＢＴスイッチ50は連続スイッチオン状態に対応する密度の高い波形を有する。
【０００５】
しかしながら、連続スイッチオン状態は電流クランプ（ＣＣ）特性を悪化させると同時に、出力電流は事前に設定されたレベルまでのクランピングが不可能である。その結果、過電流（ＯＣ）保護が恐らくは起動される。従って、インバータは異常停止すると同時にＩＧＢＴユニットの寿命が短くなる。図５はＩＧＢＴ50スイッチの連続スイッチオン状態に対応する三相電流波形を示している。過電流（ＯＣ）保護は恐らくは起動すると同時にインバータが異常停止しよう。ＩＧＢＴスイッチ50の連続スイッチオン状態はまた過変調運転近くの不連続ＰＷＭ(ＤＰＷＭ)構成についても起こる。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の目的はインバータの相電流をクランピングする不連続保護方法の提供にある。
【０００７】
従って、本発明の方法は最初に電流クランピングフラグと電流閾値を設定する。相電流は電流クランプフラグに基づいた基準によると同時に相電流が電流閾値を越えるかどうかに基づいて交互に切断される。基準によって判断される一定の条件のもとで電流を不連続的に提供することによって過電流とインバータの運転停止が防止されうる。本方法はさらにキャリアー周波数変調フラグを設定する。キャリアー周波数は相電流が切断されるべき場合には8KHzまで引き上げられてクランピング電流向けの保護がスピードアップされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図６はインバータの相電流をクランピングする不連続保護方法のフローチャートを示す。本発明の方法はモーターコントローラーのメールプログラムによって呼び出されるサブルーチンとして実行可能である。サブルーチンの処理後、プロシージャはメインプログラムに戻る。インバータが採用されるシステムが開始した後、該保護方法がインバータに出力があるかどうかをチェックする（S100）。もし、インバータが出力した場合三相電流の数値が測定される（S102）。ステップS110は出力周波数の数値が周波数閾値を越えるかどうかを判断しもし越えていればステップS112が実行される。ステップS112は数値が電流閾値を越えると同時に電流クランピングフラグが論理ゼロであるかどうかを判断する。もし両条件が合致すればステップS130が実行されて相電流が切断される。両条件の（数値が電流閾値をこえると同時に電流クランピングフラグが論理ゼロである）の片方が満足されない場合は、ステップS112が実行されて相電流の出力が実行されると同時に電流クランピングフラグが論理ゼロに設定される。S130およびS122の後にステップS132が実行されて電流クランピングカウントCC_CNTが１だけ増やされる。ステップS140は電流クランピングカウントがカウント限界を越えるかどうかをチェックする、もし、越えている場合はキャリアー周波数変調フラグが無効化される（S142）、越えていない場合にはプロシージャはメインプログラムに戻る。
【０００９】
図７は相電流切断ステップ（S130）の詳細サブステップを示す。ステップS130にはサブステップS130A-130Fが含まれる。ステップS120は数値が電流閾値を越えると同時に電流クランピングフラグCC_ONが論理ゼロであるかどうかをチェックし、イエスであれば、ステップS130が実行されて相電流が切断される。電流クランピングフラグCC_ONが論理ゼロである場合、電流クランピングは前述のステップでは実行されないことを意味する。ステップS130Bは電流クランピングフラグCC_ONを論理１に設定すると同時に、ステップS130Cはキャリアー周波数変調フラグを有効にする、つまり、キャリアー周波数変調フラグを論理ゼロに設定する。ステップS130Dが過負荷保護をスピードアップする、つまり時間媒介変数OL（ドライバー過負荷時間媒介変数を指す）およびOL1（電子熱中継時間媒介変数を指す）を減少させる。その後、ＣＰＵはステップS130EにおけるＯＣストール防止を設定した後、ステップS130Fにおいて電流クランピングカウントをクリアする。
【００１０】
ステップS120において、２条件のうちの片方が合致しない、つまりは数値が電流閾値を越えないかあるいは電流クランピングフラグが論理ゼロでない場合は、ステップS122が実行されて相電流が出力されると同時に電流クランピングフラグCC_ONが論理ゼロに設定される。
【００１１】
ステップS132はステップS130およびS122の後に実行されて電流クランピングカウントCC_CNTを１だけ増やす。ステップS140は電流クランピングカウントCC_CNTがカウント限界例えば２０回をこえるかどうかをチェックする。
【００１２】
図６のフローチャートから分かるように、相電流は電流クランピングフラグCC_ONを利用して交互に切断可能である。従って、電流クランプ特性を高めることが可能であると同時に過電流保護の起動阻止が可能である。さらに、クランピングカウントCC_CNTが事前設定のカウント限界を越える場合には、キャリアー周波数変調フラグは無効化されるがこれについては後で詳述する。
【００１３】
図８はキャリアー周波数変調フラグを有効にするためのS130Cとキャリアー周波数変調フラグを無効化するためのステップS142の実行用の詳細サブステップを示す。ステップS200は出力周波数の数値が10Hzといった周波数閾値より大きいかどうかを判断する。大きい場合、ステップS210はキャリアー周波数変調フラグが有効かどうかをチェックする。もしも、キャリアー周波数変調フラグが有効であるならば、キャリアー周波数は8KHz(S212)まで増やされるがそうでなければ、キャリアー周波数は最初に戻される（S214）。従って、ステップS130CとステップS142はキャリアー周波数変調フラグを有効にすると同時に無効化もするS200〜S214を実行するステップの実行サブルーチンの呼び出しが可能である。
【００１４】
本発明において、周波数閾値、カウント限界、電流閾値ならびに図６のプロシージャを実行するプログラムはファームウェア（図示されず）に記憶可能である。ファームウェアは図１に示されるＣＰＵ40内に置くこともできる。ＣＰＵ40はファームウェアのプログラムを実行し、電流クランピングフラグCC_ONとキャリアー周波数変調フラグに応じて相電流を交互に切断することによって、過電流保護の起動を阻止する。さらには、ＣＰＵは、クランピングカウントCC_CNTが事前設定のカウント限界を越える場合にキャリアー周波数変調フラグを無効化して当初のキャリアー周波数に戻ることもできる。従って、不連続保護方法はインバータの通常運転には影響しない。
【００１５】
図９はIＧＢＴスイッチが連側してスイッチオンの状態である場合のＩＧＢＴ三相電流スイッチを示す。この図から分かるように、相電流は電流クランプ（CC）レベル以内でクランピング可能であると同時に過電流（OC）レベルには達しない。従って、過電流保護は起動されないと同時にインバータの停止阻止が可能となる。本発明は上記の好ましい実施例に鑑みて修正可能である点が特筆されなくてはならない。例えば、キャリアー周波数変調フラグはこれが有効である場合には論理ゼロに設定可能である。カウント閾値と周波数閾値もまた変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
新規のものと思われる本発明の特色は付録の請求項の特性により規定される。しかしながら、本発明自体は添付図面と関連を取って本発明の代表的な実施例を説明した以下の本発明に関する詳細説明を参照することによって最もよく理解できる。
【００１７】
【図１】インバータを使用した従来のモーター制御装置を示す。
【図２】インバータの６ブリッジＩＦＢTスイッチを示す。
【図３】ＰＷＭ生成器によって生成されるＰＷＭ信号経路を示す。
【図４】ＩＧＢＴスイッチにおける電流を示す。
【図５】ＩＧＢＴスイッチの連続スイッチオン状態に対応した三相電流波形を示す。
【図６】相電流をクランピングするインバータの不連続保護方法のフローチャートを示す。
【図７】相電流切断ステップの詳細サブステップを示す。
【図８】キャリアー周波数変調フラグを有効にするためのステップ実行用の詳細サブステップとキャリアー周波数変調フラグの無効化のためのステップを示す。
【図９】スイッチの入ったＩＧＢTが連続的にスイッチオン状態である場合のＩＧＢＴスイッチの三相電流を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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